Часть 1 / 1_LR_140400_62

3.Что такое обратимый четырехполюсник? Как проверить обратимость соединения четырехполюсников?

4.Что такое симметричный четырехполюсник? Как проверить симметричность соединения четырехполюсников?

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 4.4, 4.6-4.8.

Бессонов Л.А. ТОЭ. Электрические цепи. – М: Высш. шк., 1984. 2. §§ 13.3, 13.4.

Нейман Л.Р., Демирчян К.С. ТОЭ. т. 1. – Л.: Энергоиздат, 1981. 3. §§ 8.3, 8.6.

Основы теории цепей / Г.В.Зевеке и др. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

111

РАБОТА № 14

РЕАКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ (4 часа)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование частотных характеристик реактивных электрических фильтров типа К.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Исследование зависимостей от частоты постоянных затухания, фазы и характеристического сопротивления для Т- и П-образной схем низкочастотного фильтра.

2.Исследование зависимостей от частоты постоянных затухания, фазы и

фильтров от генератора прямоугольных импульсов напряжения.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.Электрическим фильтром называют четырехполюсник, предназначенный для пропускания без затухания сигналов определенных заданных частот. Фильтр, состоящий из L- и С- элементов – реактивный.

2.Реактивными фильтрами типа К называют Т- и П-образные реактивные фильтры (рис.42), у которых произведение продольного

Рисунок 42 – Т- и П-образные реактивные фильтры

Очевидно, что для фильтров типа К характер сопротивлений Z 1 и Z 2 должен быть различным.

112

3. Свойства фильтра определяются его вторичными, характеристическими параметрами: характеристическим сопротивлением Z C , постоянной передачи g , постоянной затухания a и постоянной фазы

â .

Характеристическим называется сопротивление нагрузки симметричного четырехполюсника, обеспечивающее ему режим согласованной нагрузки.

Постоянная передачи фильтра

Следует подчеркнуть, что приведенные характеристические параметры фильтра, а также расчетные формулы в п.п. 3,4 справедливы только для симметричных четырехполюсников, работающих в согласованном режиме Z í =Z C .

4. Фильтры нижних частот (ФНЧ) пропускают сигналы в диапазоне частот от 1=0 до С (частота среза – граничная между полосой

пропускания и полосой затухания). Для Т- и П- образных ФНЧ К – типа

113

5. Фильтры верхних частот (ФВЧ) пропускают сигналы в диапазоне частот от С до .

Для Т - и П - образных ФВЧ К – типа (рис.3) частота среза определяется по формуле

Рисунок 44 – Схемы замещения Т- и П-образных реактивны фильтров вырхних частот

В полосе пропускания характеристическое сопротивление для всех схем является активным.

7. Спектр прямоугольного сигнала

114

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ

ЗАДАНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЫПОЛНЕНО И ОФОРМЛЕНО В ПРОТОКОЛЕ ИСПЫТАНИЙ ДО НАЧАЛА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1.Подготовить протокол испытаний, включающий название, цель и содержание работы, принципиальную схему эксперимента, таблицы экспериментальных и расчетных данных.

2.Выполнить расчеты, прогнозирующие результаты эксперимента.

2.2 Рассчитать и изобразить в протоколе испытаний частотные харак-теристики ZC ( ), a ( ) и â ( ) для Т- и П- образных схем ФНЧ и ФВЧ.

2.3 Постpоить кpивые напpяжений на выходе Т- и П-обpазных схем ФНЧ и ФВЧ пpи подаче на вход пpямоугольного напpяжения ( f =100Гц-

20000 Гц, U max 5B).

115

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ ПОСЛЕ ОБСУЖДЕНИЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВАНИЕМ ДЛЯ ДОПУСКА К ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для проведения эксперимента необходимы:

конденсаторы и катушки индуктивности с одинаковыми параметрами, блок резисторов, генератор синусоидальных сигналов с регулируемой частотой, генеpатоp пpямоугольных сигналов, вольтметр, фазометр, двухлучевой осциллограф.

Исследуемая схема фильтра подключается к зажимам 1 1 и 2 2 . Источником синусоидального и прямоугольного сигналов в

эксперименте служит генератор,имеющийся на стенде. Изменяя частоту сигнала следует поддерживать величину напряжения U1 постоянной (не более 5 В).

фазометром. Для получения частотных характеристик фильтра необходимо, чтобы во всем диапазоне частот Z í =Z C . Это невозможно из-

Рисунок 46 – Схема электрическая принципиальная

116

Двухлучевой осциллограф С1-77 служит для наблюдения формы входного и выходного сигналов при питании фильтра сигналом прямоугольной формы.

ЭКСПЕРИМЕНТ

ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ И РЕЖИМЫ ЦЕПИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ВЫБИРАТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ПРОГНОЗИРУЮЩЕМУ РАСЧЕТУ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ.

1.Подобрать оборудование, измерительные приборы и их пределы измере-ния, собрать принципиальную схему экспериментальной цепи.

2.Снять зависимость от частоты напряжения на выходе U2( ) и постоянной фазы в( ) при постоянной величине напряжения на входе U1 для Т- и П-образных схем ФНЧ.

3.Снять осциллограммы напряжений на входе и выходе Т- и П- образных схем ФНЧ при подаче на него сигнала прямоугольной формы.

4.Снять зависимости U2( ) и в( ) по п.2 для Т- и П-образных схем

ФВЧ.

5.Снять осциллограммы по п.3 для Т- и П-образных схем ФВЧ.

ЭКСПЕРИМЕНТ СЧИТАЕТСЯ УСПЕШНО ЗАВЕРШЕННЫМ, А ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СХЕМА МОЖЕТ БЫТЬ РАЗОБРАНА ПОСЛЕ ПОДПИ-САНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедpы и лабоpатоpной pаботы; ф.и.о. студента и пpеподавателя; год и место выполнения pаботы;

–протокол испытаний с заполненными таблицами всех экспериментальных и расчетных данных, подписанный преподавателем;

–частотные характеристики фильтров a ( ) и â ( ), полученные на основании опытных данных, с нанесенными на них частотными характеристиками, полученными расчетным путем;

117

– расчетные зависимости Z C ( ) для всех исследованых в работе фильтров;

–осциллограммы входного и выходного напряжений фильтров при подаче на них сигнала прямоугольной формы;

–выводы о соответствии расчетных и экспериментальных данных и, в частности, объяснение формы выходного сигнала фильтра при подаче на него прямоугольного напряжения.

постоянная передачи g четырехполюсника и в каких единицах они измеряются?

3.Что называют полосой пропускания, полосой задержания

фильтра?

4.Какая нагрузка симметричного четырехполюсника называется согласованной?

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 5.3-5.4.

Бессонов Л.А. ТОЭ. Электрические цепи. – М.: Высш. шк., 1984. 2. §§ 4.3-14.4.

Нейман Л.Р., Демирчян К.С. ТОЭ. т. 1. – Л.: Энергоиздат, 1981. 3. §§ 18.1, 18.2, 18.4.

Основы теории цепей / Г.В.Зевеке и др. – М: Энергоатомиздат, 1989.

118

РАБОТА № 15

ЦЕПЬ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ (4 часа)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование процессов в однородной цепи с распределенными параметрами при питании ее синусоидальным напряжением в различных режимах работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Экспериментальное исследование режима модели однородной линии без потерь при различных нагрузках на конце линии.

2.Экспериментальное исследование режима модели четвертьволнового отрезка однородной линии без потерь.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.В цепях с распределенными параметрами (ЦРП) время распространения электромагнитного поля вдоль цепи (протяженность цепи) соизмеримо со временем полного изменения напряжений и токов этой цепи – периодом (длиной волны). Это воздушные и кабельные линии передачи энергии, теле-фонные и телеграфные линии связи, высокочастотные линии радиотехни-ческих и вычислительных устройств

ит.д.

2.Особенностями ЦРП являются:

–распределение параметров линии вдоль ее длины: в частности, в

однородной линии параметры R0, L0, C0 и G0 – соответственно активное сопротивление, индуктивность, емкость и активная проводимость на единицу длины линии, распределены равномерно;

–зависимость напряжения и тока в линии не только от времени t , но

иот пространственной координаты, отсчитываемой как расстояние от начала линии до рассматриваемой точки (x) или от конца линии до этой же точки (y, рис. 47).

119

Рисунок 47 – Зависимость напряжения и тока в линии от пространственной координаты

3. При синусоидальном напряжении источника питания режим работы од-нородной ЦРП при общепринятом отсчете расстояния от конца линии описывается системой уравнений:

где U и I — комплексы напряжения и тока в точке линии с координатой y;

U 2 ; I 2 — комплексы напряжения и тока нагрузки в конце линии;

(R0 j L0 )(G0 j C0 ) j – коэффициент распространения линии [ км1 ];

— коэффициент затухания [Нn/км];

— коэффициент фазы [рад/км].

4.Длина волны передаваемого по линии синусоидального сигнала:

где Т – период колебаний напряжения источника [с].

5. Для линии без потерь (например, при достаточно высоких